Всякий золь состоит из мицелл (частиц дисперсной фазы), и интермицелярной жидкости (дисперсионной среды, в состав которой входят растворитель и растворенные в нем электролиты и неэлектролиты).

Мицеллы имеют сложное строение. Согласно современным представлениям мицелла состоит из электронейтрального агрегата и ионногенной оболочки. Электролит, ионы которого образуют ионогенную оболочку агрегата, называется стабилизатором. При получении золя химическим методом таковым обычно является электролит взятый в избытке. Он сообщает устойчивость коллоидным растворам за счет сил отталкивания одноименно заряженных частиц (гранул).

Масса коллоидной частицы сосредоточена главным образом в агрегате, который состоит из сотен и тысяч атомов и молекул. Например, средняя молярная масса мицеллы гидрозоля гидроксида железа (III) равна 56500 г/моль, а гидрозоля кремниевой кислоты – 49000 г/моль. Следовательно, в первом случае в частицу входит 530 атомов Fe, во втором – 630 атомов Si.

Предположим, что золь иодида серебра образуется в ходе химической реакции:

AgNO 3 + KI ® AgI¯ + KNO 3 .

Основу коллоидных частиц (рис.32) составят микрокристаллы труднорастворимого AgI, включающие в себя m структурных единиц AgI (точнее m пар ионов Ag + и I –). Эти микрокристаллы называют агрегатом.

Если реакция протекает в присутствии избытка раствора KI, то на поверхности агрегата возникает отрицательно заряженный слой в результате избирательной адсорбции содержащихся в нем в избытке n I – –ионов (согласно правилу Панетта – Фаянса, структуру кристаллической решетки могут достраивать только те ионы, которые входят в ее состав или родственные веществу этой решетки). Иодид-ионы в данном случае являются потенциалопределяющими ионами. Агрегат вместе с потенциалопределяющимиионами является частицей твердой фазы, и называется ядром.

Под действием электростатических сил к ядру притягивается n ионов противоположного знака – противоионов, компенсирующих заряд ядра. В данном случае эту роль выполняют находящиеся в избытке ионы К + . Часть противоионов (n–x) прочно удерживаются около ядра и образуют вместе с потенциалопределяющими ионами адсорбционный слой. Агрегат и адсорбционный слой вместе составляют гранулу, имеющую заряд вследствие неполной компенсации заряда потенциалопределяющих ионов противоионами, в нашем случае – отрицательный.

Остальные х противоионов К + , слабее связанных с ядром (только электростатически), под влиянием теплового движения располагаются в жидкой среде диффузно (т.е. размыто), поэтому и называются диффузным слоем . Гранула вместе с диффузным слоем противоионов составляет мицеллу. Мицелла электронейтральна. Схему мицеллы можно изобразить следующим образом:

В том случае, если в избытке взят раствор AgNO 3 , схема мицеллы будет иметь следующий вид:

{×nAg + × (n–x)NO } х + ×х NO

Из приведенных формул видно, что первая мицелла имеет отрицательно заряженную гранулу, вследствие избирательной адсорбции на агрегате ионов I – , а гранула второй мицеллы заряжена положительно за счет ионов Аg + , то есть заряд гранулы определяется зарядом потенциалопределяющих ионов.

При пользовании схемами строения мицелл следует помнить, что мицелла золя не является чем-то постоянным. Числа m, n и х могут изменятся в широких пределах в зависимости от условий получения и очистки золя, а также под воздействием различных внешних факторов. Например, при введении в золь индифферентного (специфически не взаимодействующего с поверхностью) электролита будет происходить сжатие диффузной части (уменьшение радиуса мицеллы). При этом противоионы диффузного слоя начнут переходить в адсорбционный слой, т.е количество противоионов адсорбционного слоя

(n–х) будет возрастат, а количество противоионов диффузногоо слоя (х) – уменьшаться. Заряд гранулы падает и в случае полного перехода ионов в адсорбционный слой частица лишается заряда, (гранула станет нейтральной). Схема мицеллы примет вид:

{×nI – × nK + } 0 или {×nAg + × nNO } 0

Не имея заряда, коллоидные частицы при сталкивании начнут слипаться, что приведет к укрупнению частиц и выпадению их в осадок под действием силы тяжести. Коллоидная система при этом перейдет в грубодисперсную, а затем произойдет разделение фаз. Таким образом, наличие заряда у частицы дисперсной фазы, как и наличие диффузного слоя, от которого зависит величина заряда частицы, являются основными условиями того, что система не разрушится.

Из этого следует, что для получения устойчивых коллоидных систем обязательно наличие стабилизатора.

Методы получения коллоидных растворов

Коллоидные растворы или золи могут быть получены двумя группами принципиально различных методов: диспергирования и конденсации.

Методами диспергирования называются методы получения коллоидных растворов, основанные на раздроблении крупных частиц на более мелкие. Различают физические и химические методы диспергирования.

К физическим методам диспергирования относятся механическое дробление с помощью шаровых или коллоидных мельниц, дробление ультразвуком, распылением в электрической дуге.

Химическим методом диспергирования является метод пептизации. Суть его заключается в следующем: к свежеполученному рыхлому осадку добавляют пептизатор (стабилизатор), которым могут быть растворы электролитов, растворы ПАВ или растворители. Например, свежеосажденный осадок Fе(ОН) 3 можно обработать раствором FeCI 3, содержащим ион-пептизатор Fe 3+ . Ионы Fe 3+ , адсорбируясь на кристаллах Fe(OH) 3 , достраивают кристаллическую решетку и образуют слой потенциалопределяющих ионов. Частицы осадка, приобретая заряд, переходят во взвешенное состояние. Схема мицеллы золя будет иметь вид:

{× nFe 3+ × (3n–x)Cl – } х+ × хСl –

Другим способом получения золя методом пептизации является обработка осадка электролитом, частично растворяющим этот осадок. Например, осадок Fe(OH) 3 можно обработать небольшим количеством раствора НС1. При этом протекает реакция:

Fe(OH) 3 + НС1 ® FeOCl + 2Н 2 О

Образующаяся в результате реакции соль диссоциирует по схеме:

FeOCl ® FeO + + Сl – . Ионы этой соли служат пептизатором. Схема мицеллы в данном случае приобретает следующий вид:

{× nFeO + ×(n–x)Cl – } X+ × хСl –

При этом способе пептизации важно, чтобы количество добавляемого электролита было очень мало, иначе растворится весь осадок.

Методы конденсации – это методы, связанные с агрегацией молекул в более крупные коллоидные частицы. С их помощью можно получить дисперсные системы из гомогенных растворов. Появление новой фазы происходит при пересыщении среды. Пересыщение (т.е. создание концентраций, превышающих равновесные) можно вызвать с помощью физического процесса или химической реакции.

К физическим методам конденсации относятся:

1. Метод замены растворителя. Основан на медленном добавлении раствора какого-либо вещества к жидкости, которая хорошо смешивается с растворителем, но в которой растворенное вещество настолько мало растворимо, что выделяется в виде высокодисперсной фазы. Например, при вливании спиртовых растворов серы, холестерина или канифоли в воду образуются гидрозоли соответствующих веществ ввиду их малой растворимости в воде.

2. Метод конденсации паров. Основан на пропускании паров какого-либо простого вещества в жидкость. В результате конденсации паров образуются очень устойчивые золи. Пары вещества можно получить электрическим методом. Например, путем распыления металлов под водой или под органической жидкостью в вольтовой дуге или в искровом высокочастотном разряде получают золи металлов. Стабилизаторами для образующихся при конденсации паров металла служат оксиды этих же металлов, являющиеся побочными продуктами процесса распыления. Оксиды адсорбируются на частицах металла и создают защитный слой. В природе при конденсации водяных паров в атмосфере образуются туман и облака.

В основе химических методов конденсации лежат химические реакции, приводящие к образованию нерастворимых в данной среде веществ, в частности, следующие типы реакции.

1. Реакции восстановления. Например, получение золя золота восстановлением золотохлористоводородной кислоты. В качестве восстановителя можно использовать пероксид водорода:

2HAuCl 4 + 3H 2 O 2 ® 2Au¯ + 8HCl + 3O 2

Золи железа, никеля, вольфрама, свинца и ряда других металлов можно получить электрохимическим восстановлением их солей.

2. Реакции окисления. Такая реакция, в частности, применяется для получения золя серы:

2H 2 S + O 2 ®2S¯ + 2H 2 O

При этом наряду с серой образуются политионовые кислоты, глав­ным образом пентатионовая кислота H 2 S 5 O 6 , которая стабилизирует золь, адсорбируясь на частицах серы:

{ × nS 5 O × (2n–x)H + } х– × хH +

3. Реакции гидролиза. Этот метод широко применяется для получения золей гидроксидов металлов. Например, золь гидроксида железа получается по реакций:

FeCl 3 + 3H 2 O ® Fe(OH) 3 ¯+ 3HCl

Степень гидролиза возрастает с повышением температуры и с увеличением разведения. Возможны следующие схемы строения мицелл:

{× nFe 3+ ×(3n–x)Cl – } х+ × хСl –

{× nFeO + ×(n–x)Cl – } х+ × хСl –

4. Реакции обмена. Позволяют получать золи многих труднорастворимых соединений. Например, при смешивании разбавленных растворов, содержащих неодинаковые количества солей хлорида бария и сульфата натрия, образуется золь сульфата бария:

Na 2 SO 4 + BaCl 2 ® BaSO 4 ¯+ 2NaCl

Строение мицеллы золя зависит от того, раствор какого электролита взят в избытке:

{×nBa 2+ × (2n–x)Cl – } х+ ×хСl – (избыток раствора BaCl 2)

{ × nSO ×(2n–x)Na + } х– × хNa + (избыток раствора Na 2 SO 4).

Из всего ранее сказанного следует, что для получения устойчивых коллоидных растворов необходимо выполнить три условия:

1. Дисперсная фаза должна плохо растворяться в дисперсионной среде. Это означает, что при получении коллоидных растворов методом химической конденсации необходимо образование труднорастворимого вещества.

2. Размеры частиц труднорастворимых веществ должны быть в пределах 10 –7 –10 –9 м (1-100 нм). Для этого при использовании химических методов конденсации исходные растворы должны быть достаточно разбавленными.

3. Должен быть стабилизатор (ионы электролитов). Поэтому при получении золей методом химической конденсацией один из электролитов необходимо взять в избытке. При этом раствор электролита, взятого в недостатке, приливают небольшими порциями к раствору электролита, взятого в избытке, до появления легкой мути (или опалесценции).

Методы очистки коллоидных растворов

Дисперсные системы, полученные химическими методами, содержат примеси низкомолекулярных электролитов, снижающих устойчивость коллоидных систем. Их удаляют следующими методами.

Диализ – заключается в очистке золей от примесей низкомолекулярных веществ с помощью чистых растворителей и полупроницаемых мембран. Схема простейшего диализатора показана на рис. 33. Очищаемый золь заливают во внутренний сосуд, дном которого служит мембрана, задерживающая коллоидные частицы или макромолекулы и пропускающая молекулы растворителя и низкомолекулярных примесей. Во внешний сосуд заливают растворитель. Молекулы низкомолекулярных примесей проходят через мембрану во внешнюю среду (диализат), где их концентрация ниже или равна нулю. На рисунке направление потока молекул примесей показано стрелками. При этом частицы дисперсной фазы проникнуть через поры мембраны не могут из-за своих размеров. Очистка идет до тех пор, пока концентрации примесей в золе и диализате не станут близкими. Если обновлять растворитель, то можно практически полностью избавиться от примесей электролитов и низкомолекулярных неэлектролитов.

Недостатком метода является большая длительность процесса очистки (недели, месяцы).

Электродиализ – это диализ, ускоренный за счет применения электрического тока. В данном методе очистку золей от низкомолекулярных электролитов проводят в приборе, называемом электродиализатором (рис. 34). Он представляет собой сосуд, разделенный двумя мембранами на три камеры. В среднюю камеру (Б) наливают коллоидный раствор. В боковые камеры (А) помещают электроды от источника постоянного тока и обеспечивают подвод и отвод растворителя (воды). Под действием электрического тока перенос положительно заряженных частиц из средней камеры в катодную камеру, а отрицательно заряженных частиц – в анодную происходит значительно быстрее. Раствор в средней камере может быть очищен от растворенных солей в течение короткого времени (минуты, часы).

Ультрафильтрация – метод очистки путем продавливания дисперсионной среды вместе с низкомолекулярными примесями через ультрафильтры (мембраны). Очищаемый коллоидный раствор продавливают под давлением через мембрану. При этом молекулы дисперсионной среды и примесей проходят через поры мембраны, а коллоидные частицы остаются на мембране. Промывая коллоидные частицы водой, добиваются быстрой очистки дисперсной фазы от примесей. Очистку можно проводить, не только создавая давления над фильтром, но и создавая разряжение (вакуум) под фильтром путем откачивания воздуха из колбы.

Ультрафильтрацию широко используют для очистки и разделения смеси белков, нуклеиновых кислот, ферментов, а также для стерилизации растворов.

Диализ можно сочетать с ультрафильтрацией. Примером этого является аппарат "искусственная почка", предназначенный для временной замены функции почек при острой почечной недостаточности. Аппарат оперативным путем подключают к системе кровообращения больного; кровь под давлением, создаваемым пульсирующим насосом (“искусственное сердце”), протекает в узком зазоре между двумя мембранами, омываемыми снаружи физиологическим раствором. Благодаря большой рабочей площади мембран (15000 см 2) из крови сравнительно быстро (3–4 часа) удаляются шлаки – продукты обмена и распада тканей (мочевина, креатин, ионы калия и др.).

Диэлектрическая проницаемость ε = 81, вязкость среды η = 1·10-3 Н·с/м2. 18. Какое давление нужно приложить, продавливая через мембрану из углекислого бария 96% раствор этилового спирта, чтобы при этом потенциал течения оказался равен 1,98 В? Электрокинетический потенциал равен 0,054 В, удельная электрическая проводимость среды  = 1,1·10-4 Ом-1м-1, диэлектрическая проницаемость ε = 81, вязкость среды η = 1,2·10-3 Н·с/м2. 19. Вычислите величину электрокинетического потенциала  золя в метиловом спирте, если скорость электрофореза U = 6,6·10-6 м/с, градиент напряжения внешнего поля Н = 300 В/м, диэлектрическая проницаемость среды ε = 34, вязкость среды η = 6,12·10-4 Н·с/м2. 20. При какой силе тока в процессе электроосмотического движения водного раствора KCl через мембрану полистирола его объемная скорость будет равна  = 8,6·10-10 м3/с? Удельная электрическая проводимость среды  = 7,5·10-2 Ом-1м-1, диэлектрическая проницаемость воды ε = 81, вязкость среды составляет η = 1·10-3 Н·с/м2. Величина электрокинетического потенциала  = 0,062 В. 21. Вычислите величину электрокинетического потенциала  на границе: мембрана из карбоната бария – 96 %-ный раствор этилового спирта. Потенциал течения равен 0,7 В, приложенное давление составляет 7,9·103 Н/м2, удельная электропроводность  =1·10-4 Ом-1м- 1 , диэлектрическая проницаемость ε = 81, вязкость среды η =1,2·10-3 Н·с/м2. 22. Вычислите величину электрокинетического потенциала  золя свинца в метиловом спирте, если скорость за 10 мин уровень раствора переместился на 1,1 мм, при расстоянии между электродами 10 см и приложенном напряжении внешнего поля 30 В. Диэлектрическая проницаемость среды ε = 34, вязкость среды η = 6,12·10-4 Н·с/м2. 23. Вычислите величину электрокинетического потенциала  на границе мембрана из полистирола – водный раствор KCl. В процессе электроосмоса его объемная скорость  =25·10-10 м3/с, сила тока равна 5·10-3 А, удельная электропроводность  =11,8·10-2 Ом-1м-1, 71 диэлектрическая проницаемость воды ε = 81, вязкость среды η = 1·10-3 Н·с/м2. 24. При исследовании золя почвенных частиц методом электрофореза было зарегистрировано перемещение на 2,5 мм за 1 час при разности потенциалов 5,8 В. Расстояние между электродами l = 0,346 м. Вычислите величину электрокинетического потенциала  . Диэлектрическая проницаемость среды ε = 81, вязкость среды η = 1·10- 3 Н·с/м2. 72 § 9. Строение коллоидных мицелл Мицелла – сложное структурное образование, состоящее из агрегата, потенциалопределяющих ионов и противоионов. Внутреннюю часть мицеллы составляет агрегат основного вещества, состоящий из большого числа молекул (атомов) кристаллического или аморфного строения. Агрегат электронейтрален, но обладает большой адсорбционной способностью и способен адсорбировать на своей поверхности ионы из раствора – потенциалопределяющие ионы (ПОИ). При выборе потенциалопределяющих ионов пользуются эмпирическим правилом Фаянса-Панета-Пескова: «На твердой поверхности агрегата в первую очередь адсорбируются ионы, которые:  входят в состав агрегата;  способны достраивать кристаллическую решетку агрегата;  образуют малорастворимое соединение с ионами агрегата;  изоморфны с ионами агрегата.» Агрегат вместе с потенциал- определяющими ионами составляет ядро мицеллы. Ядро мицеллы, обладающее большим зарядом, притягивает ионы противоположного заряда – противоионы (ПИ) из раствора. Часть противоионов находится в непосредственной близости от ядра, прочно связана с ним за счет адсорбционных и электростатических сил, и образует плотную часть двойного электрического слоя (адсорбционный слой). Ядро с противоионами плотной части двойного электрического слоя образуют гранулу или коллоидную частицу. Знак заряда коллоидной частицы определяется знаком заряда потенциалопределяющих ионов. Коллоидную частицу (гранулу) окружают противоионы диффузного слоя – остальная часть противоионов, подвергающихся броуновскому движению и менее прочно связанная с ядром. В целом образуется мицелла. Мицелла в отличие от коллоидной частицы электронейтральна. Электролит, ионы которого образуют ДЭС, называется 73 электролитом - стабилизатором, так как он стабилизирует золь, придавая ему агрегативную устойчивость. Примеры решения задач Пример 1. Золь иодида серебра получен методом химической конденсации при избытке нитрата серебра. К какому электроду будет двигаться частица при электрофорезе? Напишите формулу мицеллы золя. Решение: 1. Рассмотрим образование мицеллы золя иодида серебра при избытке нитрата серебра: AgNO3(изб.)  KJ  AgJ   KNO3 Так как нитрат серебра взят в избытке, следовательно, раствор AgNO3 будет являться электролитом-стабилизатором, ионы которого образуют ДЭС: AgNO3  Ag   NO3   2. В соответствии с правилом Фаянса-Панета-Пескова, ионы Ag  будут являться потенциалопределяющими ионами, тогда ионы NO3 – противоионами. 3. Формула мицеллы запишется следующим образом: mgJnAg + . (n-x) N O3-x+. xN O3- потенциал- агр егат определяющие пр отивоионы пр отивоионы ионы ядр о адсор бционный слой диффузный слой коллоидная частица (гр анула) мицелла m - количество молекул или атомов, образующих агрегат; n - число потенциалопределяющих ионов, адсорбированных на поверхности агрегата; n  x  - число противоионов в плотной части двойного электрического слоя (адсорбционный слой); x - число противоионов в диффузной части двойного электрического слоя; x  - заряд коллоидной частицы (гранулы). 74 4. Так как коллоидная частица заряжена положительно, то при электрофорезе она будет двигаться к отрицательно заряженному электроду (катоду). 75 Задачи для самостоятельного решения 1. Золь сульфата бария получен сливанием равных объемов растворов нитрата бария и серной кислоты. Одинаковы ли исходные концентрации электролитов, если при электрофорезе частица перемещается к аноду? Напишите формулу мицеллы золя BaSO4. 2. Напишите формулы мицелл золей: Al(OH)3, стабилизированного AlCl3; SiO2, стабилизированного H2SiO3. К каким электродам будут двигаться коллоидные частицы каждого из указанных золей при электрофорезе? 3. Для получения золя AgCl смешали 10 мл 0,02М KCl и 100 мл 0,05 М AgNO3. Напишите формулу мицеллы полученного золя. К какому электроду будет двигаться частица при электрофорезе? 4. Золь гидроксида алюминия получен сливанием равных объемов растворов хлорида алюминия и гидроксида натрия. Одинаковы ли исходные концентрации электролитов, если при электрофорезе частица перемещается к катоду? Напишите формулу мицеллы золя. Al(OH)3. 5. Золь гидроксида железа получен методом гидролиза хлорида железа. Напишите формулу мицеллы, если стабилизатором золя является электролит FeOCl. Каков заряд коллоидной частицы? 6. Напишите формулу мицеллы гидрозоля AgBr, полученного при сливании разбавленного раствора AgNO3 c избытком KBr. Как измениться строение мицеллы, если гидрозоль AgBr получать при сливании сильно разбавленного раствора KBr с избытком AgNO3? 7. Гидрозоль HgS получен пропусканием H2S через водный раствор оксида ртути. Напишите уравнение реакции образования золя и формулу мицеллы, если стабилизатором золя является H2S. Определите знак заряда коллоидной частицы. 8. Заряд частиц гидрозоля SiO2 возникает в результате диссоциации кремневой кислоты H2SiO3, образующейся на поверхности коллоидной частицы при взаимодействии поверхностных молекул SiO2 с водой. Напишите формулу мицеллы золя. 76 9. Стабилизатором гидрозоля MnO2 является перманганат калия KMnO4. Напишите формулу мицеллы золя, определите заряд коллоидной частицы. К какому электроду будут двигаться частицы при электрофорезе? 10. Золь сульфида мышьяка As2S3 получен пропусканием сероводорода через разбавленный раствор оксида мышьяка As2O3. Стабилизатором золя является сероводород. Напишите реакцию образования золя и формулу мицеллы. Определите знак заряда коллоидной частицы. 11. Золь AgJ получен при добавлении 8 мл 0,05 М водного раствора KJ к 10 мл 0,02 М AgNO3. Напишите формулу мицеллы образовавшегося золя. Определите знак заряда коллоидной частицы. 12. Золь гидроксида железа получен при добавлении к 85 мл кипящей дистиллированной воды 15 мл 2%-ного раствора FeCl3. Напишите возможные формулы мицелл золя Fe(OH)3, учитывая, что при образовании золя в растворе могут присутствовать ионы: Fe3+, FeOH+, H+, Сl  . Определите заряд коллоидной частицы. 13. Золь золота получают восстановлением золотой кислоты танином по реакции: 2HAuO2  C76 H 52O46  2 Au  C76 H 52O49  H 2 O Каков знак заряда коллоидной частицы и формула мицеллы, если при электрофорезе частицы движутся к аноду? 14. Золь «берлинской лазури» Fe4 получен сливанием равных объемов растворов K4 и FeCl3. Одинаковы ли исходные концентрации электролитов, если при электрофорезе частица перемещается к аноду? Напишите формулу мицеллы золя. 15. Гидрозоль железосинеродистой меди Cu2 красно - оранжевого цвета получают по реакции двойного обмена: 2CuCl 2  K 4 Fe(CN) 6   Cu 2 Fe(CN) 6   4KCl Одинаковы ли исходные концентрации электролитов, если при электрофорезе частицы перемещаются к аноду? Напишите формулу мицеллы золя Сu2. 16. Золь «берлинской лазури» получен сливанием равных объемов растворов K4 и FeCl3. Одинаковы ли исходные 77 концентрации электролитов, если при электрофорезе частицы перемещаются к катоду? Напишите формулу мицеллы золя Fe4. 17. Золь гидроксида алюминия получен сливанием равных объемов растворов хлорида алюминия и гидроксида натрия. Одинаковы ли исходные концентрации электролитов, если при электрофорезе частицы перемещаются к аноду? Какой из электролитов взят в избытке? Напишите формулу мицеллы золя Al(OH)3. 18. Золь AgJ получен при постепенном добавлении к 20,0 мл 0,01 М раствора KJ 15,0 мл 0,2%-ного раствора AgNO3. Напишите формулу мицеллы образовавшегося золя и определите направление коллоидной частицы в электрическом поле. Плотность раствора нитрата серебра примите равной единице. 19. Какой объем 0,005 М AgNO3 нужно прилить к 20,0 мл 0,015 М KJ, чтобы получить положительно заряженный золь иодида серебра? Напишите формулу мицеллы. 20. Золь бромида серебра получен сливанием 25,0 мл 0,008 М KBr и 18,0 мл 0,0096 М AgNO3. Определите знак заряда коллоидной частицы и составьте формулу мицеллы золя. 21. Свежеосажденный осадок гидроксида алюминия обработали небольшим количеством соляной кислоты, недостаточным для полного растворения осадка. При этом образовался золь Al(OH)3. Напишите формулу мицеллы золя, учитывая, что в электрическом поле частицы золя перемещаются к катоду. 22. Гидрозоль металлического золота может быть получен восстановлением аурата калия KAuO2 формальдегидом. Стабилизатором золя служит аурат калия. Напишите формулу мицеллы и определите знак заряда коллоидной частицы. К какому электроду будет двигаться частицы при электрофорезе? 23. Золь сульфида мышьяка As2S3 получен пропусканием сероводорода через разбавленный раствор оксида мышьяка As2O3. Напишите уравнение реакции образования золя и формулу мицеллы, если при электрофорезе частицы перемещаются к аноду. 78 § 10. Коагуляция лиофобных золей электролитами. Выбор иона-коагулятора Коагуляция – процесс разрушения коллоидных систем за счет слипания частиц, образования агрегатов и их последующего оседания. Основной причиной, вызывающей коагуляцию, является действие на золь растворов электролитов. Правила электролитной коагуляции 1. Все без исключения сильные электролиты при определенной концентрации могут вызвать коагуляцию коллоидного раствора. 2. Правило знака заряда: коагуляцию коллоидного раствора (золя) вызывает тот ион электролита, знак заряда которого противоположен заряду коллоидной частицы. Этот ион электролита называют ионом-коагулятором. 3. Каждый электролит по отношению к данному золю обладает порогом коагуляции. Порог коагуляции () – минимальная концентрация электролита, достаточная для того, чтобы вызвать явную коагуляцию золя: V C   , (10.1) W где:  - порог коагуляции, моль/л; V - объем электролита, вызывающего коагуляцию, мл; С - концентрация электролита, моль/л; W - объем золя, мл. Коагулирующая способность электролита (Р) – величина, обратно пропорциональная порогу коагуляции: Р 1 .  (10.2) 4. Влияние заряда (валентности) иона коагулятора на коагулирующую способность электролита (правило Шульце- Гарди). Коагулирующая способность электролита возрастает с увеличением валентности иона - коагулятора. const  , (10.3) zn где: z - валентность (заряд) иона - коагулятора, n = 2 ÷ 6 5. Коагулирующая способность ионов коагуляторов одной и той же валентности возрастает с увеличением радиуса иона-коагулятора: Li   Na   K   Rb   Cs   возрастание коагулирующей способност и  79 Пример решения задачи Пример 1. В разбавленный раствор NaJ (вещества А) медленно вводят раствор AgNO3 (вещество В), в результате образуется AgJ (гидрозоль С). Напишите формулу мицеллы, укажите знак заряда коллоидной частицы. Какой из указанных электролитов-коагуляторов: NaF, Ca(NO3)2, K2SO4 обладает наименьшим порогом коагуляции для AgJ (гидрозоля С)? Решение: 1. Рассмотрим образование мицеллы золя иодида серебра при избытке иодида натрия: AgNO3  NaJ (изб.)  AgJ   NaNO3 Так как иодид натрия взят в избытке, следовательно, раствор NaJ будет являться электролитом-стабилизатором, ионы которого образуют ДЭС: NaJ  Na   J  По правилу Фаянса-Панета-Пескова ионы J  будут являться потенциалопределяющими ионами, тогда ионы Na  – противоионами. 2. Тогда формула мицеллы золя запишется следующим образом: mAgJ  nJ   (n  x) Na   x xNa  3. Так как коллоидная частица заряжена отрицательно, то по правилу Шульце – Гарди, коагуляцию образовавшегося золя будут вызывать катионы и тем быстрее, чем больше заряд катиона. Из предложенных электролитов-коагуляторов наибольшим положительным зарядом обладает ион Са2+, следовательно электролит Ca(NO3)2 будет обладать наименьшим порогом коагуляции. Задачи для самостоятельного решения Согласно своему варианту: 1. Напишите уравнение реакции образования гидрозоля С из веществ А и В. 2. Напишите формулу мицеллы образовавшегося гидрозоля С при условии, что вещество А взято в избытке. Укажите знак заряда коллоидной частицы. 3. Укажите электролит-коагулятор, обладающий меньшим порогом коагуляции. 80

Основной темой данной статьи будет коллоидная частица. Здесь мы рассмотрим понятие и мицеллы. А также ознакомимся с основным видовым разнообразием частиц, относящихся, к коллоидным. Отдельно остановимся на различных особенностях изучаемого термина, некоторых отдельных понятиях и многом другом.

Введение

Понятие коллоидной частицы тесно связано с различными растворами. В своей совокупности они могут образовывать разнообразные системы микрогетерогенного и дисперсного характера. Частички, образующие такие системы, по размерам обычно лежат в пределах от одного до ста мкм. Помимо наличия поверхности с четко разделенными границами между дисперсной средой и фазой, коллоидные частицы характеризуются свойством малой устойчивости, а сами растворы образоваться самопроизвольно не могут. Наличие большого разнообразия в строении внутренней структуры и размерах вызывает создание большого числа методов получения частиц.

Понятие коллоидной системы

В коллоидных растворах частицы во всей своей совокупности образуют системы дисперсоного типа, которые являются промежуточными между растворами, которые определяют как истинные и грубодисперсные. В данных растворах капли, частички и даже пузырьки, образующие дисперсную фазу, обладают размером от одного до тысячи нм. Они распределяются в толще дисперсной среды, как правило, непрерывной, и отличаются от исходной системы составом и/или агрегатным состоянием. Чтобы лучше понять значение такой терминологической единицы, лучше рассмотреть ее на фоне систем, которые она образует.

Определение свойств

Среди свойств коллоидных растворов основными можно определить:

• Образующие частички не мешают прохождению света.
• Прозрачные коллоиды обладают свойством, позволяющим рассеивать световые лучи. Это явление называют эффектом Тиндаля.
• Заряд коллоидной частицы является одинаковым для дисперсных систем, вследствие чего они не могут встречаться в растворе. В Броуновском движении дисперсные частички не могут выпадать в осадок, что обуславливается их поддержанием в состоянии полета.

Главные типы

Основные классификационные единицы коллоидных растворов:

• Взвесь частичек твердого типа в газах называют дымом.
• Взвесь частичек жидкости в газах называют туманом.
• Из мелких частичек твердого или жидкого типа, взвешенных в среде газа, образуется аэрозоль.
• Газовую взвесь в жидкостях или твердых телах называют пеной.
• Эмульсия - это жидкостная взвесь в жидкости.
• Золь - это дисперсная система ультрамикрогетерогенного типа.
• Гелем называются взвесь из 2 компонентов. Первый создает каркас трехмерного характера, пустоты которого будут заполнены различными низкомолекулярными растворителями.
• Взвесь частичек твердого типа в жидкостях называют суспензией.

Во всех этих коллоидных системах размеры частиц могут сильно отличаться в зависимости от своей природы происхождения и агрегатного состояния. Но даже несмотря на такое крайне разнообразное количество систем, обладающих разной структурой, все они относятся к коллоидным.

Видовое разнообразие частиц

Первичные частицы, имеющие коллоидные размеры, по типу внутренней структуры делятся на следующие виды:

1. Суспензоиды. Их также называют необратимыми коллоидами, что не способны самостоятельно существовать в длинных промежутках времени.
2. Коллоиды мицеллярного типа, или, как их еще называют, полуколлоиды.
3. Коллоиды обратимого типа (молекулярные).

Процессы образования данных структур очень различаются между собой, что усложняет процесс понимания их на детальном уровне, на уровне химии и физики. Коллоидные частицы, из которых образуются такие имеют крайне разную форму и условия протекания процесса образования цельной системы.

Определение суспензоидов

Суспензоидами называют растворы с элементами металлов и их вариациями в форме оксида, гидроксида, сульфида и прочих солей.

Все образующие частицы вышеупомянутых веществ обладают молекулярной или ионной кристаллической решеткой. Они формируют фазу дисперсного типа вещества - суспензоида.

Отличительной чертой, позволяющей отличать их от суспензий, является наличие более высокого показателя дисперсности. Но они связаны между собой отсутствием механизма стабилизации для дисперсности.

Необратимость суспензоидов объясняется тем, что осадок процесса их впаривания не дает человеку получить вновь золи посредством создания контакта между самим осадком и дисперсной средой. Все суспензоиды являются лиофобными. В подобных растворах называются коллоидными частицы, относящиеся к металлам и производным солям, которые были измельчены или конденсированы.

Методика получения ничем не отличается от тех двух способов, которыми всегда создают дисперсные системы:

1. Получение путем диспергирования (измельчения крупных тел).
2. Методом конденсации ионно- и молекулярнорастворенных веществ.

Определение мицелярных коллоидов

Мицелярные коллоиды также именуют полуколлоидами. Частички, из которых они создаются, возникать могут при наличии достаточного уровня дифильного типа. Такие молекулы могут образовать только низкомолекулярные вещества посредством их ассоциирования в агрегат молекулы - мицеллу.

Молекулы дифильной природы - это структуры, состоящие из углеводородного радикала, параметрами и свойствами сходного с неполярным растворителем и гидрофильной группой, которую также называют полярной.

Мицеллы - это особые скопления правильно расставленных молекул, которые удерживаются преимущественно посредством использования дисперсных сил. Мицеллы образуются, например, в водных растворах моющих средств.

Определение молекулярных коллоидов

Молекулярными коллоидами называют высокомолекулярные соединения как природного, так и синтетического происхождения. Молекулярный вес может колебаться от 10.000 до нескольких миллионов. Молекулярные фрагменты подобных веществ обладают размером коллоидной частицы. Сами молекулы именуют макромолекулами.

Соединения высокомолекулярного типа, подверженные разбавлению, называют истинными, гомогенными. Они, в случае предельного разведения, начинают подчиняться общему ряду законов для разбавленных составов.

Получение коллоидных растворов молекулярного типа является довольно простым заданием. Достаточно заставить контактировать и соответствующий растворитель.

Неполярная форма макромолекул растворяться может в углеводородах, а полярная - в полярных растворителях. Примером последнего может послужить растворение различных белков в растворе воды и соли.

Обратимыми эти вещества называют в связи с тем, что подвергание их выпариванию с добавлением новых порций заставляет молекулярные коллоидные частицы принимать форму раствора. Процесс их растворения должен проходить через стадию, на которой он набухает. Она является характерной чертой, выделяющей молекулярные коллоиды, на фоне других систем, которые были рассмотрены выше.

В процессе набухания молекулы, образующие растворитель, проникают в твердую толщу полимера и тем самым расталкивают макромолекулы. Последние в связи со своими большими размерами начинают медленно диффундировать в растворы. Внешне это можно наблюдать при увеличении объемной величины полимеров.

Устройство мицеллы

Мицеллы коллоидной системы и их строение будет проще изучить, если рассмотреть образующий процесс. Возьмем для AgI. В данном случае частицы коллоидного типа будут образоваться в ходе следующей реакции:

AgNO 3 +KI à AgI↓+KNO 3

Молекулы иодида серебра (AgI) образуют практически нерастворимые частички, внутри которых кристаллическая решетка будет образована катионами серебра и анионами иода.

Образующиеся частицы поначалу имеют строение аморфного типа, однако далее, по мере протекания их постепенной кристаллизации, приобретают постоянное устройство внешнего вида.

Если взять AgNO 3 и KI в соответственных эквивалентах, то кристаллические частицы будут расти и достигать значительных размеров, превосходящих даже величину самой коллоидной частицы, а далее быстро выпадать в осадок.

Если взять одно из веществ с избытком, то можно искусственно сделать из него стабилизатор, который будет сообщать об устойчивости коллоидных частиц иодида серебра. В случае чрезмерного количества AgNO 3 раствор будет содержать в себе больше положительных ионов серебра и NO 3 - . Важно знать о том, что процесс формирования кристаллических решеток AgI подчиняется правилу Панета-Фаянса. Следовательно, он способен протекать только в случае наличия ионов, входящих в состав данного вещества, которые в данном растворе представлены катионами серебра (Ag +).

Положительные ионы аргентума будут продолжать достраиваться на уровне формирования кристаллической решетки ядра, прочно входящего в структуру мицеллы и сообщающего об электрическом потенциале. Именно по этой причине ионы, которые используются для достройки ядерной решетки, называют потенциалопределяющими ионами. В ходе образования коллоидной частицы - мицеллы - есть и другие особенности, обуславливающие то или иное течение процесса. Однако здесь было рассмотрено все на примере с упоминанием важнейших элементов.

Некоторые понятия

Термин коллоидной частички тесно связан с адсорбционным слоем, который образуется одновременно с ионами потенциалопределяющего типа, в ходе адсорбции общего количества противоионов.

Гранула - это структура, образованная ядром и адсорбционным слоем. Она обладает электрическим потенциалом такого же знака, которым наделен Е-потенциал, однако его величина будет меньшей и зависит от исходной величины противоионов в слое адсорбции.

Слипание коллоидных частиц является процессом, который именуют коагуляцией. В дисперсных системах она приводит к образованию из мелких частичек более крупных. Процесс характеризуется сцеплением между маленькими структурными компонентами с образованием коагуляционных структур.

"Увеличение скорости химической реакции при введении катализатора происходит в результате уменьшения.......

Ответ "энергии активации"

Ответ 1. "Sn" 2. "Mg" 3. "Zn"

"Дисперсная система была получена путем обработки вещества ультразвуком. Этот способ является:

Ответ "диспергационным"

"Соотнесите название метода анализа с законом, на котором основан метод:

Ответ: "титриметрия" - "эквивалентов"; "потенциометрия" - "Нернста"; "кулонометрия" - "Фарадея"

"При добавлении к раствору, содержащему ионы железа, добавили гексацианоферрат (II) калия K4 или желтую кровяную соль. Какой ион присутствует в растворе, если образовался темно-синий осадок берлинской лазури:

Ответ "Fe3+"

Задан вопрос: "Синтетическим полимером является: Ответ "капрон"

"Неорганическая кислота, которая имеет полимерное строение называется: Ответ "кремниевой"

"Эквивалентны ли 1 моль молекул CО2 и 1 моль молекул SO2 ? Ответ "да"

Ответ "CuCl2"

"Наибольшее давление водяного пара будет наблюдаться над раствором, в 1 литре

"Наименьшую энергию ионизации имеет атом: Ответ "Na"

Задан вопрос: "Возможно ли протекание реакции: 2SO2(г)+О2(г) -> 2SО3 в стандартных условиях..... ?н= -197,8 кДж/моль; ?G=-142 Дж/моль; ?s=-187,8 Дж/моль?К

Ответ "да"

"Возможно ли протекание реакции: СаСО3(т) ->СаО(г)+СО2(г) в стандартных условиях

Н= 178 кДж
Ответ "нет"

"Какие из перечисленных металлов будут вступать в реакцию c HNO3 (концентрированную или разбавленную).

Ответ 1. "Bi" 2. "Na" 3. "Ag"

"Какое утверждение справедливо?

Ответ "Гранула коллоидной частицы с диффузным слоем образует мицеллу"

Ответ "SnCl4"

"В основе титриметрического метода анализа лежит закон: Ответ "эквивалентов"

"В основе спектрофотометрического метода анализа лежит: Ответ "поглощение света"

"Наиболее высокой температурой кипения при прочих равных условиях будет обладать 20%-ный водный раствор:

"формальдегида (МЧ=15)"

"Число нейтронов, совпадает с числом протонов в ядре атома изотопа: Ответ "21Н"

"Какой из перечисленных металлов будет служить протектором для медного кабеля. Ответ "Zn"

"Является ли данная реакция окислительно-восстановительной: 4Al+3O2=2Al2O3 ? Ответ "ДА"

Ответ "Na2HPO4"

"Соотнесите явление А и процесс В."

Ответ: "пептизация" - "укрупнение коллоидных частиц"; "коагуляция" - обратимый переход геля в золь при механическом воздействии"; "тиксотропия" - "превращение свежевыпавшего осадка в золь при действии электролита"

"Формула вещества, способного вступать в реакцию поликонденсации, имеет вид:

Ответ "NН2-CH2COOH"

"Полимер, которому соответствует формула: (-СH2-CH(OCOCH3-)n, называется..." Ответ: "поливинилацетат"

"Эквивалентны ли 44 грамма СО2 и 64 грамма SO2 ? Ответ "да"

"Сильным электролитом является водный раствор: Ответ "СuSО4"

"Сильным электролитом является водный раствор:

Ответ "CuCl2"

"Масса H2SO4, содержащаяся в 0,5 литрах раствора с молярной концентрацией

"Формула соли, значение рН водного раствора которой больше 7, имет вид:

Ответ "Na2CО3"

"Масса H2SO4, необходимая для приготовления 500 мл раствора с молярной концентрацией растворенного вещества 1 моль/л составляет....... граммов. Ответ "49"

"Для электронов, находящихся на р-орбиталях, значение орбитального квантового числа равно:

Наибольшей степенью ионности характеризуется химическая связь в соединениях:

Ответ "NaCl"

"Назовите газообразный продукт, при реакции HNO3 конц. с Hg, если реакция возможна. Ответ "NO2

"Определите в какой из реакций выделится наибольшее количество тепла, условия стандартные.

Ответ: "2Zn(к) +O2(г)?2ZnО(к)"

"Частицы дисперсной фазы имеют размеры от 10 нм до 100 нм. Они являются частицами: Ответ "колллоидными частицами"

"Продуктом восстановления перманганата калия сульфитом натрия в сернокислой среде является вещество, формула которого:

Ответ "MnSO4"

Ответ "NaOH"

"Цепь состоит из: -Si-О-, -Al-О-, -Са-О-, -Mg-O- фрагментов - это полимеры: Ответ "неорганические"

"К гомополимерам относится: Ответ "капрон"

"Число неспаренных электронов в основом состоянии атомаэлемента, образующего высший оксид состава Э2О5 равно:

"Назовите вещество, которое легче всего окисляется в стандартных условиях, используя значение?0

"Какой знак заряда гранулы мицеллы золя AgJ, полученного по реакции KJ c AgNO3 при избытке второго?

Ответ "отрицательный"

"Два моль молекул SO2 при нормальных условиях занимает обьем ______ л. Ответ "44,8"

Текущая оценка 5,000 (5)

"Количество моль молекул, содержащихся в четырех моль эквивалентах O2, равно ______

"Какой обьем (л) при нормальных условиях занимает 1,5 моль эквивалентов кислорода. Ответ пользователя: "8,4"

"Концентрация ионов водорода в водном растворе с рН=11 составляет..... моль/л: Ответ "10-11"

"500 мл водного раствора, содержащего 156 граммов Na2S, разбавили водой в 2 раза. Молярная концентрация вещества в полученном растворе составляет.......... моль/л.

"Масса H2SO4, содержащаяся в 0,5 литрах раствора с молярной концентрацией эквивалентов (нормальная концентрация) 2 моль/л, равна......... граммам. Ответ "49"

"Число электронных орбиталей определяет..... квантовое число. Ответ "главное"

"Назовите какой продукт образуется при реакции H2SO4 конц. с Cu, если реакция возможна.

Ответ "SO2"

"Продуктами, выделяющимися на инертных электродах при электролизе водного раствора сульфата натрия, являются......

Ответ "Н2 и О2"

"Какая формула описываетизменение энтропии системы: Ответ "?S=Qобр/T"

"Какие из перечисленных металлов будут вступатьв реакцию с разбавленной H2SO4 и

"Водород является окислителем в реакции:

Ответ "Сa+H2=CaH2

"Коллоидная частица имеет положительный заряд. Выбрать электролит, который наиболее эффективно (при прочих равных условиях) вызовет коагуляцию этого золя.

Ответ "K2SO4"

"Коллоидная частица имеет отрицательный заряд. Выбрать электролит, который наиболее эффективно (при прочих равных условиях) вызовет коагуляцию этого золя.

Ответ "Al(NO3)3"

"Остатки аминокислот являются структурными звеньями: Ответ "полипептидов"

"Вещества, при взаимодействии которых с активными радикалами происходит образование малоактивных центров, не способных инициировать дальнейший процесс полимеризации, называется:

Ответ "ингибиторами"

"К сополимерам относится:

Ответ "карбамидоформальдегидная смола"

"Оксидом, который не проявляет амфотерные свойства, является: Ответ "CuO

"В одном литре насыщенного раствора содержится 5,7*10-4 SrSO4. Значение произведения растворимости ПРSrSO4 равно.....

Ответ "3,2*10 -7"

"Наиболее низкой температурой кристаллизации при стандартных условиях будет обладать 5%-ный водный раствор:

Ответ "формальдегида (МЧ=15)"

"Наибольшее давление водяного пара будет наблюдаться над раствором, в 1 литре

"Для электронов, находящихся на d-орбиталях, значение орбитального квантового числа равно:

"Число нейтронов, совпадает с числом протонов в ядре атома изотопа: Ответ "168О"

"Для электронов, находящихся на р-орбиталях, значение орбитального квантового числа равно:

"Cоотнесите: термодинамическую характеристику реакции с возможностью самопроизвольного протекания реакции

Ответ: "?G=0" ассоциируется с: (1)"в системе установилось равновесие"; "?G>0" - "реакция невозможна" "?G<0" - "реакция возможна"

"Вещество, атомы или ионы которого принимают электроны, называется: Ответ "окислителем"

Задан вопрос: "Какой знак заряда гранулы мицеллы золя PbJ2, полученного по реакции KJ c Pb(NO3)2 при избытке первого?

Ответ "отрицательный"

"Люминесцентный анализ относится к методам:" Ответ "спектральным"

"К сополимерам относится:"

Ответ "фенолформальдегидная смола"

"К природным полимерам относится:" Ответ "крахмал"

"Один моль молекул О2 при нормальных условиях занимает обьем ______ л."

Ответ "22,4"

"Сколько граммов соли потребуется для приготовления 500 граммов 15% раствора. (с точностью до целого значения)

"Концентрация ионов водорода в водном растворе с рН=6 составляет..... моль/л: Ответ "10-6"

"Наибольшее давление водяного пара будет наблюдаться над раствором, в 1 литре

"Наиболее низкой температурой кипения при прочих равных условиях будет обладать 10%-ный водный раствор:

Ответ "сахарозы (МЧ=342)"

"Молярная концентрация эквивалентов (нормальная концентрация) СаO, в растворе, полученном растворением 28 граммов этого вещества в 2000 мл воды (изменением обьема при растворении пренебречь), равна....... моль/л.

Ответ "0,5"

"Укажите элементы - неметаллы:" Ответ 1. "фосфор" 2. "сера" 3. "хлор"

"Выбрать процесс, происходящий на аноде при нарушении целостности покрытия на пластинке оцинкованного железа, находящейся в растворе HCl, доступ О2 свободный.

Ответ: "Zn -2e ? Zn2+"

"Определите катодную реакцию в серебряно-магниевом гальваническом элементе."

Ответ "Ag+ + e ? Ag"

"Атомы каких элементов относятся к металлам:"

Ответ 1. "Na" 2. "K"

"Возможно ли протекание реакции: 2SO2(г)+О2(г) -> 2SО3 в стандартных условиях.....

Н= -197,8 кДж/моль;

G=-142 Дж/моль; ?s=-187,8 Дж/моль?К" Ответ "да"

"Если реакция при температуре 700 С протекает за 54 минут, а при 1000 С - за 2 минуты то температурный коэффициент равен......."

"Теплота сгорания метанола равна 726 кДж/моль. При сгорании 8 г метанола выделится

КДж теплоты Образец ответа: 234,4"

Ответ "181,5"

"Число электронов, которое присоединяет 1 моль окислителя в окислительно-

восстановительной реакции: Zn+HNO3(разб)? Zn(NO3)2+NH4NO3+H2O равно.........

"Какие из указанных веществ могут проявлять как восстановительные, так и окислительные свойства:

"Процесс перехода свежевыпавшго осадка в золь при действии электролита называется:" Ответ "пептизация"

"Коллоидная частица имеет положительный заряд. Выбрать электролит, который наиболее эффективно (при прочих равных условиях) вызовет коагуляцию этого золя."

Ответ "K3PO4"

"Частицы дисперсной фазы имеют размер 30 нм. Относится ли эта система к коллоидным?"

Ответ "да"

"Cooтнесите определяемый катион и реактив для его обнаружения:"

Ответ: "Fe(II)" - "K3"; "Cd(II)" - "K2S"; "Fe(III)" - "K4Fe[(CN)6]"

Строение коллоидных растворов.

Коллоидные растворы – микрогетерогенные системы, частицы которых проходят через бумажные фильтры, но не проходят через животные мембраны и просматриваются через ультрамикроскоп.

Коллоидные частицы имеют сложное строение: они состоят из ядер, зарядообразующих ионов и противоионов.

Коллоидные частицы образуются исходя, из правило Пескова-Фаянса: на всякой твердой поверхности ядра адсорбируются преимущественно те ионы, которые имеют с ядром одинаковую атомную группировку, и находятся в избытке.

Например, при добавлении к раствору

KJ + AgNO 3 → AgJ↓ + KNO 3

а) в избытке KJ – образуется мицелла с отрицательным зарядом гранулы

{ m(AgJ) nJ - (n-x)K + } x - x K +

m(AgJ) - ядро

nJ - (n-x)K + - адсорбционный слой противоионов

X K + - диффузионный слой противоионов

nJ - потенциалопределяющие ионы

{ m(AgJ) nJ - (n-x)K + } x - - гранула

{ m(AgJ) nJ - (n-x)K + } x - x K + - мицелла

б) в избытке AgNO 3 – образуется мицелла с положительным зарядом гранулы

{m(AgJ) nAg + (n-x) NO 3 - } x+ x NO 3 -

Ионы, определяющие заряд коллоидной частицы называются потенциалопределяющими. Ядро с потенциалопределяющими ионами притягивают из окружающей среды ионы противоположного заряда, имеющегося в растворе в избытке. Часть противоионов образует адсорбционный слой, а другая часть – диффузионный слой. Ядро с потенциалопределяющими ионами и адсорбционным слоем противоионов называется гранулой , а гранула с противоионами диффузионного слоя называется мицеллой.

Электрический заряд на кол. частицах возникает в результате электролитической диссоциации вещества дисперсной фазы или вследствие избирательной адсорбции ионов. Наличие заряда можно обнаружить, пропуская через кол. Систему постоянный электрический ток, под действием которого частицы будут перемещаться к электродам. Перемещение частиц дисперсной фазы под действием электрического тока называется электрофорезом.

При определенных условиях кол. Частица может быть нейтральна -

{ m(AgJ) nJ - (n-x)K + } 0 – изоэлектрическое состояние, неустойчивое, мицелла легко разрушается.

2. Свойства коллоидных растворов. Коллоидные растворы называют золями. По характеру взаимодействия дисперсионной среды с дисперсной фазой различают:

Золи лиофильные - хорошо взаимодействующие с водой (растворы клея, желатина, белка, крахмала, мыло)

Золи лиофобные – слабо взаимодействующие или не взаимодействующие с растворителем (растворы некоторых сульфидов, гидроксидов металлов в воде).

Если растворителем является вода, то золи называются гидрофильными и гидрофобными.

Свойства:

1. Молекулярно-кинетические – связанные с хаотическим движением частиц (диффузией).

2. Электрические свойства – при пропускании электрического тока «+» заряженные гранулы движутся к катоду, « - » движутся к аноду.

3. Оптические – при пропускании видимого света частицы дисперсной фазы коллоидной системы рассеивают падающий на них свет. Рассеянный свет образует вокруг кол. Частицы светящееся поле. Освещенная мицелла сама становится источником света и в растворе образуется светящийся конус, поэтому коллоидные растворы в большинстве синеватого света при наблюдении в боковом рассеянном свете, а в проходящем свете – красноватые.

4. Коагуляция, пептизация, седиментация.

Процесс коагуляции – это укрупнение (слипание) кол. Частиц под действием различных факторов или, проходящий самопроизвольно.

При этом лиофильные золи превращаются в гели, а гидрофобные – в порошок.

Факторы, вызывающие коагулящию:

- температура – нагревание снимает заряд в связи с усилением частиц и разрушением гидратированной оболочки у золя.

- добавление электролита, содержащего ион по заряду противоположный заряду коллоидной частицы.

Минимальное количество электролита, которое надо прибавить к 1 л золя, чтобы вызвать коагуляцию называется порогом коагуляции (γ)